ACI 544.4R-1988
钢纤维混凝土的设计注意事项

Design Considerations for Steel Fiber Reinforced Concrete

被代替

标准号

ACI 544.4R-1988

发布

1988年

发布单位

ACI - American Concrete Institute

替代标准

ACI 544.4R-2018

当前最新

ACI 544.4R-2018

 

 

适用范围

引言 本报告考虑了由水凝水泥制成、含有细骨料或细骨料和粗骨料以及不连续离散钢纤维的钢纤维混凝土 (SFRC) 和砂浆。目前这些材料通常仅用于少数类型的应用（1988）@，但 ACI 委员会 544 相信，一旦工程师意识到材料的有益特性并能够采用适当的设计程序，就会开发出许多其他应用。本报告的内容反映了委员会目前使用的设计程序的经验。混合物中使用的混凝土是普通类型@，但应改变比例以获得良好的和易性并充分利用纤维。这可能需要限制骨料尺寸@优化级配@增加水泥含量@并可能添加粉煤灰或其他混合物以提高和易性。纤维可以采取多种形状。它们的横截面包括圆形@矩形@半圆形@和不规则或变化的横截面。它们可以是直的或弯曲的，并且有不同的长度。称为纵横比的方便的数值参数用于描述几何形状。该比率是纤维长度除以直径。如果横截面不是圆形@，则使用具有相同面积的圆形横截面的直径。设计师最好将纤维增强混凝土视为具有增加的应变能力@抗冲击性@能量吸收@和抗拉强度的混凝土。然而，这些性能的增加将根据所用纤维的数量和类型从显着到为零不等；此外，性能不会以与添加纤维相同的速度增加。有几种设计钢纤维混凝土（SFRC）构件的方法，这些方法基于传统的设计方法，并辅以特殊的纤维贡献程序。这些方法通常修改构件中的内力以解决来自纤维的附加张力。当得到全面测试数据的支持时，这些方法可以提供令人满意的设计。所提出的方法的主要区别在于纤维引起的拉伸应力增加的大小的确定以及总力的计算方式。已使用的其他方法通常是经验性的，并且它们可能仅适用于已获得有限支持测试数据的某些情况。仅在经过充分调查后，才应在新应用中谨慎使用它们。一般来说，对于结构应用，钢纤维应用作钢筋的补充。钢纤维可以可靠地抑制开裂，并提高材料对因疲劳@冲击@和收缩@或热应力而劣化的抵抗力。对于发生弯曲或拉伸载荷的结构构件，例如梁@柱@或高架板（即@屋顶@地板@或不在坡度上的板）@，一种保守但合理的方法是必须使用钢筋来支撑总结构。拉伸载荷。这是因为纤维分布的可变性可能使得关键区域的低纤维含量可能导致强度的不可接受的降低。在连续钢筋的存在对于结构的安全性和完整性并不重要的应用中@例如@等级地板@路面@覆盖物@和喷射混凝土衬砌@与纤维相关的弯曲强度@抗冲击性@和疲劳性能的改进可用于减少截面厚度@提高性能@或两者兼而有之。 ACI 318 没有规定在建筑设计中使用混凝土的附加抗拉强度，因此钢筋设计必须遵循通常的程序。其他应用提供了更多自由，可以充分利用 SFRC 的改进特性。在某些应用中，使用钢纤维而不用杆来承载弯曲载荷。这些是短跨高架板@例如@希思罗机场的一个停车场，板厚为 3 英尺-6 英寸（1.07 m）见方，厚 2l/2 英寸（10 厘米）@由四个侧面支撑（匿名 1971） 。在这种情况下@构件的可靠性应通过全尺寸负载测试来证明@并且制造应采用严格的质量控制。一些全面的测试表明，钢纤维可以有效地补充或替代梁中的箍筋（Williamson 1978；Craig 1983；Sharma 1986）。虽然目前这还不是一种公认的做法，但其他全尺寸试验表明，钢纤维与钢筋的结合可以提高钢筋混凝土梁的弯矩能力（Henager 和 Doherty 1976；Henager 1977a）。当使用补偿收缩水泥时，钢纤维还可以提供足够的内部约束机制，使得即使不提供传统钢筋的约束，混凝土系统也能发挥其裂缝控制功能。纤维和补偿收缩水泥不仅相容，而且在组合使用时可以相互补充（Paul et al. 1981）。 ACI 223.1R 中提供了有关补偿收缩水泥的指南。 ASTM A 820 涵盖用于纤维增强混凝土的钢纤维。本报告中讨论的设计程序基于满足该规范的光纤。有关设计的其他信息来源，请参见 Hoff (1976-l982)@ 在 ACI 出版物 SP-44 (1974) 和 SP-81 (1984)@ 中编写的选定参考书目，该参考书目收录于 1985 年美国-瑞典联合研讨会的会议记录中，由Shah 和 Skarendahl (1986)@ 以及最近由 Shah 和 Batson (1987) 编辑的 ACI 出版物 SP-105。有关配比@混合@放置@精加工@和钢纤维混凝土和易性测试@的指导，设计者应参考ACI 544.3R。

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